Ионно-лучевая литография

1.

Ионно-лучевая литография
ИПТМ РАН
Зайцев С. И.,
ДФМН, ГНС ИПТМ РАН
Почему ЭЛЛ активно используется, а ионно-лучевых литографов нет?
Преимущества ионно-лучевой литографии
Ионно-лучевой маск-райтер
Ионно-лучевой литограф
Литограф следующего поколения ?

2.

«Забытая» технология
1980 год, четыре литографии
1980
-фото
-электронная
-ионная
-рентгеновская
крит. размеры~1um
-> аспектное отношение ~1
-> толщина резиста ~1um
-> энергия ионов ~сотни кэВ
ИЛЛ-неудобная технология
и забытая
1990 год, остались только две
-фото
-электронная
2010
крит. размеры~20-30нм
-> аспектное отношение ~1
-> толщина резиста ~20-30нм
-> энергия ионов ~десятки кВ
Возвращение ИЛЛ

3.

Сравнение технологий экспонирования резиста:
Фотолитография
• Высокая производительность
• Низкое (не более 0,5 мкм) разрешение
Электронная литография
• Высокое разрешение
• Низкая производительность
• Одна из самых сложных электронно-оптических систем
(необходима изменяемая форма пучка)
Ионная литография
• Существенно более простая ионно-оптическая система
(Гауссовый пучок)
• Высокая производительность
• Модификация (засветка) резиста на малую глубину

4.

Возвращение ИЛЛ
Преимущества
-чувствительность -> производительность ~1000Х
-разрешение (нет вторичных электронов)
<10nm
-стерео-литография (прямой синтез 3D-приборов)
уникальное свойство
-вовлечение абсолютно новых резистов (функциональных
материалов)

5.

Чувствительность: ионы VS электроны (1000:1)
0.00
ELECTRONS
-0.02
КазНУ,
ИПТМ РАН
Positive,
[uC/cm2]
Negative,
[uC/cm2]
Ratio, Pos/Neg
Electrons (30keV)
150
~5000
33
Ga-Ions (30keV)
0.15
2.2
15
Ratio, Ion/Elec
1000
2200
-0.03
Dose wedges -0.04
electrons
-0.05
1
10
100
1000
10000
Exposure dose, [uC/cm2]
0,01
ION BEAM
0,00
-0,01
Результат:
•ИЛЛ в 1000 раз
производительнее ЭЛЛ
Depth, [um]
Depth, [um]
-0.01
-0,02
-0,03
-0,04
-0,05
-0,06
1E-4
1E-3
0,01
0,1
1
Dose, [uC/cm2]
Dose wedges ions
10

6.

Моделирование зоны модификации резиста
подтверждено суб-10нм разрешение
-fitting better than 10%
-describes all elements of Mendeleev table
( z / Lenergy B) 2
A
r2
exp
E (r , z ) E z ( z ) ER (r , z )
exp
2
2
2
R( z )
2
C
2 R( z )
B 0.47 C 0.38
R ( z ) 3.5
Ltransp
ZLenergy
z

7.

«Забытая» технология- Возвращение ИЛЛ
Преимущества
-чувствительность -> производительность ~1000Х
-разрешение (нет вторичных электронов)
<10nm
-технологическая гибкость
ионы разных масс
изменение размеров с энергией и временем
-стерео-литография, нависающие структуры
-вовлечение абсолютно новых функциональных материалов
-прямой синтез 3D-приборов
Недостатки
Небольшая глубина воздействия, необходимо доработать технологии
Нет опыта создания установок Фок.Ионн.Пучков
Использование
Изготовление фотошаблонов
Ионно-лучевой литограф
Безмасочная литография

8. Пример создания ионно-лучевого литографа ФИП (FEI)+НаноМейкер (Россия)

DualBeam FEI
Dose wedges
electrons
КазНУ, Алматы
ГИ,
НаноМейкер
Dose wedges ions

9. Проект

Цель: разработка технологии ионно-лучевой литографии
Ожидаемые спецификации
– Разрешение <20nm
– Точность врисовывания/совмещения <20nm
– Время на шаблон Тэлектрон/1000, <12часов/200мм
Отработка технологии создания масок на тонких слоях рабочих слоев (при использовании
коммерческих ФИП)
Ассемблирование ионно-лучевого литографа (ФИП+НаноМейкер)
Точный стол: разработка и оснащение
НИР
1-1.5 года
15+15+15 млн. руб
Большая камера + загрузочный модуль
Адаптация комплекса НаноМейкер
Создание технологической линейки
НИОКР
2 года
ХХХХ млн. руб